Исследование показало, что люди не любят думать

Серьезно подошли к вопросу специалисты из Klick Labs. Они показали, что фундаментальная частота голоса (F0) связана с уровнем глюкозы линейно: повышение уровня глюкозы на 1 мг/дл соотносилось с ростом F0 на 0,02 Гц. Эффект не зависит от наличия или отсутствия диабета. (Подробнее — на PCR.News.) Но на этом они не остановились. Точно так же, с помощью добровольцев и специального приложения для смартфона, они выявили связь изменения голоса и повышенного артериального давления. Программа на основе машинного обучения проанализировала сотни биомаркеров голоса. Точность определения повышенного давления составила 84% для женщин и 77% для мужчин. Мы будем следить за успехами этой команды.

Люксембургские ученые тоже обратили внимание на метаболизм. Их модель определяет наличие сахарного диабета 2 типа по голосу. Точность пока составляет всего 66% для женщин и 71% для мужчин. И при этом они учитывают и другие данные, такие как возраст, пол, ИМТ и информацию о наличии гипертензии.

С другой стороны зашли нидерландские ученые. Голос напрямую связан с дыханием, так что их идея заключалась в предсказании обострения ХОБЛ. То, что голос меняется перед обострением, отмечали сами пациенты и их близкие. Речь также записывали с помощью приложения на смартфоне в течение 12 недель. За это время у участников было всего 16 обострений. Действительно, прямо перед приступом голос был более высоким и хриплым. 

Пока неясно, удастся ли повысить точность тестов и не будут ли одни состояния маскировать другие при определению по голосу. Сами исследователи из Klick Labs говорят о том, что предиктивные модели скорее всего должны быть персонализированными.

В ходе эксперимента мышь-наблюдателя помещали рядом с другой мышью, которую подвергали ударам электрическим током по лапам. Это защитило большинство мышей-наблюдателей от развития депрессивных симптомов. Однако мыши, которые не были свидетелями травматического опыта своих товарищей, были подвержены депрессивному состоянию после столкновения с собственной травмой.

Более подробное наблюдение за динамикой работы нейронов выявило, что ключевую роль в формировании такой устойчивости играет латеральная часть поводка (латеральная хабенула). Гиперактивность ее нейронов ассоциирована с депрессивным фенотипом. Оказалось, что пока мышь наблюдала за негативным опытом своего собрата, в этом участке ее мозга интенсивно выделялся серотонин. При этом активность нейронов латеральной хабенулы снижалась. Серотонин здесь необходим для формирования психологической устойчивости — ученые установили, что если его синтез или высвобождение в латеральной части поводка ослабить, чужой стрессовый опыт окажет на подопытную мышь намного меньше влияния.

Основную массу островков Лангерганса в поджелудочной железе составляют β-клетки, продуцирующие инсулин. Раньше считалось, что для их работы необходимы и остальные типы клеток, входящие в состав островков (α, δ и γ). Но авторы статьи в Nature Metabolism показали, что это не так.

Ученые получили модельных мышей, островки Лангерганса у которых состояли исключительно из β-клеток (остальные типы удалили с помощью дифтерийного токсина). Оказалось, что у таких мышей хорошо работала регуляция уровня глюкозы в крови, у них наблюдалась повышенная толерантность к глюкозе, чувствительность к инсулину и ограниченное увеличение массы тела при диете с высоким содержанием жиров. Динамика секреции инсулина в β-клеточных островках была сопоставима с нормальной. Аналогичные результаты были получены на «псевдоостровках» (клеточных скоплениях), состоящих только из β-клеток человека. В клетках псевдоостровков сохранялось полноценное митохондриальное дыхание, регулируемое глюкозой, они секретировали инсулин и реагировали усилением его секреции на эксендин-4 (агонист рецептора глюкагоноподобного пептида 1). Исследователи пришли к выводу, что β-клеткам не требуются другие типы островковых клеток для нормального функционирования и обеспечения гомеостаза глюкозы в крови.

Биогибридные роботы зачастую работают на клетках животных — мышцы лягушки использовали для плавания, морского зайца (Aplysia californica) — для ходьбы, дождевого червя — для изготовления микронасосов и клапанов. Однако поддерживать здоровые живые ткани в составе биогибрида тяжело. В отличие от клеток животных, грибы легко культивируются и устойчивы к экстремальным условиям, таким как арктический климат, закисление/засоление среды или радиация. Именно грибной мицелий использовали авторы статьи в Science Robotics для создания биогибридных роботов.

Для управления роботом ученые выбрали степную вешенку (Pleurotus eryngii) — этот гриб быстро растет, обладает нитевидным мицелием и неядовит. Мицелий грибов способен генерировать потенциалы, похожие на потенциал действия, в ответ на различные стимулы окружающей среды. Исследователи сконструировали систему для считывания биоэлектрических сигналов вешенки, а затем использовали эти сигналы для управления двумя разными роботами — мягким шагающим, который построен в форме морской звезды, и жестким колесным. Исходно сигналом служила естественная активность самого мицелия, однако затем ученые воздействовали на нее, чтобы направлять движения робота. Они воспользовались естественной светочувствительностью мицелия и стимулировали его ультрафиолетом, в ответ на что мицелий усиливал свою электрофизиологическую активность. Так, например, робота заставляли двигаться в сторону от источника УФ-освещения (запись доступна в дополнительных материалах к статье, видеоролик S11).

Роберт Шеперд, профессор из Корнеллского университета (США) и старший автор статьи,  комментирует разработку: «Вырастив мицелий в электронике робота, мы дали возможность биогибридной машине чувствовать окружающую среду и реагировать на нее. В данном случае мы использовали свет в качестве сигнала, но в будущем им станут химические вещества. В перспективе роботы смогут определять химический состав почвы при выращивании пропашных культур и решать, когда добавить больше удобрений, например, чтобы смягчить последствия сельскохозяйственной деятельности, такие как вредоносное цветение водоема».

Реактивация ретроэлементов в геноме человека связана со старением, и существуют различные варианты эпигенетических часов, определяющих хронологический или биологический возраст по паттернам метилирования ДНК. Однако до сих пор не было попыток предсказать хронологический возраст по эпигенетическим модификациям ретроэлементов. Исследователи из Корнеллского университета и компании TruDiagnostic  использовали данные по метилированию ДНК в ретроэлементах HERV и LINE 12 670 человек и создали эпигенетические часы Retroelement-Age (Retro-age). Важно, что выбранные в этой работе CpG мало перекрываются с теми, что включены в существующие эпигенетические часы, и, вероятно, среди них есть новые сайты, связанные со старением. Retro-age точно измеряют хронологический возраст в клетках и тканях человека и млекопитающих.

«Показания» эпигенетических часов на основе ретроэлементов обращались вспять, когда клетки подвергали эпигенетическому перепрограммированию с помощью факторов Яманаки, применяемых для создания индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. (На это «омоложение» реагируют не все варианты эпигенетических часов.) Кроме того, Retro-age «идут вперед» у людей, живущих с ВИЧ-1, но антиретровирусная терапия снижает эпигенетический возраст, определяемый по этим часам.